一、Java内存模型（JMM）

JMM（Java Memory Model，Java 内存模型）是 Java 虚拟机规范中定义的一种抽象概念，用于规范 Java 程序中多线程对共享内存的访问规则，解决可见性、原子性和有序性问题，确保 Java 程序在不同硬件和操作系统上都能获得一致的并发行为。

运行时数据区划分

线程私有：程序计数器、本地方法栈、虚拟机栈

线程公有：堆、元空间

程序计数器

字节码解释器在解释执行字节码文件工作时，当需要需要执行一条字节码指令时，可以通过改变程序计数器的值来完成。

虚拟机栈

虚拟机栈是由一个个栈帧组成，而每个栈帧中都有：局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口信息。每个方法调用时都会入栈，每个方法被调用结束后则会出栈，这样可以清楚的看出方法之间的调用关系。

本地方法栈

native关键字修饰的本地方法被执行时候，在本地方法栈中创建一个栈帧，用于存放发native本地方法的局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口信息。方法执行完毕后，栈帧会释放空间。

堆（Heap）

用于存放对象实例和数组的内存区域。

1、新生代、老年代

由于垃圾回收的需要，避免频繁GC所以将堆分为新生代和老年代，其中新生代占1/3，老年代占2/3。而新生代又被分为Eden和Survivor区（from、to），占比为8:1:1。

2、对象创建时的内存分配

当创建一个新对象时会先看Eden区有没有空间进行存储，若没有则执行YGC，执行后若还不能放下则看老年区是否可以放下，如果老年区不能放下，则执行老年区的FGC，执行后如果还不能不能放下，则会抛出OOM异常。

二、GC垃圾回收器

判读对象是否存活

1、引用计数算法

在对象中添加一个引用计数器，如果对象被引用则+1，如果失去引用则-1，当我们需要判断对象是否存活时，只需看该计算器的值是否为0。该方法不用于java中。

缺点：可能会出现循环引用的情况，从而出现死锁。也就是a引用了b，b也引用了a。

2、可达性分析算法

通过定义一系列的" GC Roots "的根结点来作为开始结点集，当需要判断对象是否存活时，则从根结点向下遍历，没有被遍历到的则是可以被回收的垃圾对象。该方法用于java中。

3、java中四种引用类型

强引用

最常见的引用类型，直接通过 new 关键字创建的对象引用。

// 强引用
Object object = new Object();

强引用它永远不会被GC回收，当我们需要他被回收时，我们可以对其进行弱化。

// 弱化
object = null;

软引用

该引用类型可以根据内存的大小来判断是否进行GC回收，当内存充足时不进行回收，当内存不足时进行回收。

// 软引用
SoftReference<Object> softRef = new SoftReference<>(new Object());
Object obj = softRef.get();  // 获取软引用指向的对象

弱引用

该引用类型无论是否内存充足只要发生GC就会被回收。例如：ThreadLocal中应用了弱引用

如果不使用对象后没有及时进行销毁，当发生GC时就会出现大量的null-value的键值对，从而导致发生OOM。

// 弱引用
WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(new Object());
Object obj = weakRef.get();  // 获取弱引用指向的对象

虚引用

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动，可以在垃圾收集时收到一个系统通知。

// 虚引用
ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<Object> phantomRef = new PhantomReference<>(new Object(), queue);

垃圾回收算法

复制算法

将内存空间划分为 两个相等的区域（如 From 空间和 To 空间），每次只使用其中一个区域：

当该区域内存用完时，将存活对象复制到另一个区域。
清空原区域的所有内存，完成垃圾回收。

缺点：

内存利用率低：需要预留一半内存空间，实际可用内存仅为总空间的 50%。
当存活对象较多时，复制成本高。

标记---清除算法

主要分两个阶段进行：

标记阶段：从根对象（如栈变量、静态变量）出发，遍历所有可达对象，并标记为 “存活”。
清除阶段：扫描整个堆内存，将未被标记的对象（即垃圾）回收，并释放其占用的内存空间。

缺点：

内存碎片化：回收后会产生大量不连续的内存碎片，可能导致后续无法分配大对象。
效率较低：需要遍历两次内存（标记和清除）。

标记---整理算法

主要分两个阶段进行：

标记阶段：同标记 - 清除算法，标记所有存活对象。
整理阶段：将所有存活对象向内存一端移动，然后直接清理边界外的所有内存（即垃圾对象占用的空间）。

缺点：

性能开销大：需要移动对象，涉及内存复制，成本较高。

总结：由于不同算法的逻辑有所不同，所以他们的用处也有所不同。由于在新生代中的对象总是朝生夕灭，所以通常我们会使用复制算法进行垃圾回收；而老年代中的对象可以长期存活，所以我们通常适用标记---整理和标记清除算法。

垃圾收集器

Serial收集器（新生代）

该收集器主要对新生代的垃圾进行收集清理，采用" 复制 "算法进行实现。

Serial Old收集器（老年代）

该收集器主要对老年代的垃圾进行收集清理，采用" 标记---整理 "算法进行实现。

他们两个是串行收集器，也可以理解为单线程收集器，但在进行GC时会发生STW所以现在一般不使用。

Parallel Scavenge收集器（新生代）